動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振與擴(kuò)散張量成像對(duì)前列腺中央?yún)^(qū)良惡性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值

宋惠貞 SONG Huizhen張 林 ZHANG Lin

動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振與擴(kuò)散張量成像對(duì)前列腺中央?yún)^(qū)良惡性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值

宋惠貞1,2SONG Huizhen
張 林1ZHANG Lin

目的 研究動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振掃描（DCE-MRI）、擴(kuò)散張量成像（DTI）及兩者聯(lián)合對(duì)前列腺中央?yún)^(qū)良惡性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值。資料與方法 回顧性分析2015年9月－2016年12月在石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院行前列腺M(fèi)RI掃描的49例前列腺中央?yún)^(qū)有結(jié)節(jié)樣異常信號(hào)患者，均行磁共振T2WI、DTI及DCE掃描。經(jīng)病理學(xué)證實(shí)，57例中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)樣本中21例為前列腺癌（PCa）、36例為良性前列腺增生（BPH）。分別測(cè)量結(jié)節(jié)的各向異性分?jǐn)?shù)值、表觀擴(kuò)散系數(shù)值、峰值時(shí)間、強(qiáng)化率、曲線斜率值，描述時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，比較各參數(shù)在PCa與BPH之間的差異，并進(jìn)行受試者工作特性（ROC）曲線分析。結(jié)果 PCa組與BPH組的各向異性分?jǐn)?shù)值、表觀擴(kuò)散系數(shù)值、峰值時(shí)間、曲線斜率值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），強(qiáng)化率組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；PCa的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線類型以速升下降型為主，BPH曲線類型以平臺(tái)型為主。DCE、DTI及兩者聯(lián)合診斷的ROC曲線下面積分別為0.87（95% CI：0.751～0.942）、0.85（95% CI：0.734～0.933）和0.94（95% CI：0.837～0.983）。結(jié)論與DTI及DCE分別診斷前列腺中央?yún)^(qū)良惡性結(jié)節(jié)相比，兩者聯(lián)合診斷具有更高的準(zhǔn)確性。

前列腺腫瘤；磁共振成像；擴(kuò)散張量成像；圖像增強(qiáng)；病理學(xué)，外科；診斷，鑒別

Address Correspondence to: ZHANG Lin E-mail: zhang123ct@sina.com

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2017年 第25卷 第7期：550-554

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (7): 550-554

近年前列腺癌（prostate cancer，PCa）的病死率呈上升趨勢(shì)[1]。MR是目前檢出PCa癌灶的最佳影像學(xué)診斷手段。臨床上約30%的PCa與大多數(shù)良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）均好發(fā)于中央?yún)^(qū)，準(zhǔn)確鑒別中央?yún)^(qū)的PCa與BPH成為一大難點(diǎn)[2]。此外，中央?yún)^(qū)的瘤灶更易局限于器官內(nèi)，應(yīng)用MRI盡早對(duì)瘤灶定位及定性診斷不僅便于臨床醫(yī)師在前列腺組織穿刺活檢時(shí)選擇穿刺點(diǎn)，從而提高病理學(xué)診斷的靈敏度和特異度；更有利于協(xié)助臨床及時(shí)制訂最佳的診療策略[3]。近年來，越來越多的MR研究?jī)A向于功能成像技術(shù)；然而，擴(kuò)散張量成像（DTI）大多局限于正常前列腺或外周帶PCa的探究，對(duì)前列腺中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)的研究甚少[4-6]。本文將探討動(dòng)態(tài)增強(qiáng)（dynamic contrast-enhanced，DCE）半定量參數(shù)、DTI定量參數(shù)及兩者聯(lián)合應(yīng)用對(duì)前列腺中央?yún)^(qū)良惡性結(jié)節(jié)的診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2015年9月－2016年12月在石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院行前列腺M(fèi)RI掃描并符合標(biāo)準(zhǔn)的49例泌尿外科患者，年齡52～87歲，平均（69.0±9.6）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者檢查序列，包括軸位T2WI、DTI及DCE掃描，并在T2WI圖像中發(fā)現(xiàn)前列腺中央?yún)^(qū)有結(jié)節(jié)樣異常信號(hào)；②患者M(jìn)RI掃描后1～2周經(jīng)穿刺活檢證實(shí)為PCa或BPH或PCa合并BPH；③患者行MRI檢查前，無前列腺穿刺活檢史及內(nèi)分泌治療或放療等相關(guān)治療史。本組經(jīng)前列腺穿刺病理證實(shí)：PCa患者19例，年齡52～87歲，平均（69.0±7.3）歲；BPH患者28例，年齡58～81歲，平均（67.5±5.6）歲；2例PCa合并BPH。49例患者的中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)共計(jì)57例。其中發(fā)生于中央?yún)^(qū)PCa結(jié)節(jié)21例，設(shè)定為PCa組；發(fā)生于中央?yún)^(qū)前列腺增生結(jié)節(jié)36例，設(shè)定為BPH組。

1.2 儀器與方法 采用GE 3.0T 750MR掃描儀及8通道體部專用相控陣線圈，行前列腺T1WI、T2WI、DTI及DCE掃描。患者檢查前均適度充盈膀胱取仰臥位。掃描參數(shù)：①橫軸位T2WI采用快速自旋回波（FSE）：TR 10 270 ms，TE 65 ms，層厚3 mm，0間距，視野（FOV）40 cm×40 cm，激勵(lì)次數(shù) 2，矩陣384×384；②橫軸位T1WI采用FSE：TR 607 ms，TE 13 ms，層厚 5 mm，0間距，F(xiàn)OV 40 cm×40 cm，激勵(lì)次數(shù)1，矩陣286×320；③橫軸位DTI采用單次激發(fā)自旋平面回波成像（SEEPI）：TR 4600 ms，TE 89 ms， FOV 25 cm×25 cm，矩陣256×256，層厚3.0 mm，0間距，擴(kuò)散敏感梯度方向數(shù)為25，擴(kuò)散加權(quán)系數(shù)b=800 s/mm2，激勵(lì)次數(shù)2；

④DCE：造影劑為釓噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA），首先使用高壓注射器經(jīng)上肢靜脈快速注射（0.2 ml/kg），流速2.0～3.0 ml/s，然后靜脈團(tuán)注10 ml生理鹽水沖洗，以保證藥物完全引入體內(nèi)。DCE采用肝臟容積加速采集（liver acquisition with volume acceleration，LAVA）序列，掃描參數(shù)：TR 4.3 ms，TE 1.9 ms，層厚3 mm，0間距，F(xiàn)OV 37 cm×37 cm，矩陣256×256。注射造影劑10 s時(shí)開始無間斷連續(xù)掃描20期相，一期15～20 s，預(yù)計(jì)5～6 min。

1.3 圖像分析及數(shù)據(jù)處理 通過GE AW 4.6工作站Functool MADC軟件進(jìn)行后處理。①DTI數(shù)據(jù)生成ADC圖和FA圖。依據(jù)T2WI圖像上中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)樣異常信號(hào)灶及病理檢查對(duì)其結(jié)節(jié)性質(zhì)的提示，在b=0參數(shù)圖上選取病灶的最大層面沿其邊緣手動(dòng)描繪感興趣區(qū)（ROI），ROI直徑約30 mm，但不超過病灶邊緣，同時(shí)避開尿道、鈣化、囊變壞死灶等，每個(gè)病灶測(cè)量3次后取平均值，ROI的放置由2名影像診斷主治醫(yī)師共同決定。對(duì)照病理檢查結(jié)果將測(cè)量的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）和各向異性分?jǐn)?shù)（FA）分為PCa組和BPH組。②DCE數(shù)據(jù)通過后處理工作站，自動(dòng)生成時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線（TIC）。TIC曲線分為3型：I型為緩慢強(qiáng)化型（早期強(qiáng)化后穩(wěn)定或緩慢強(qiáng)化）；II型為平臺(tái)型（早期強(qiáng)化后出現(xiàn)平臺(tái)期）；III型為速升下降型（早期強(qiáng)化后隨即下降）[7]。對(duì)TIC曲線進(jìn)一步計(jì)算：①峰值時(shí)間（TTP）：增強(qiáng)掃描開始至信號(hào)強(qiáng)度達(dá)最大值的時(shí)間；②強(qiáng)化率（SImax）= （SImax－SIpre）/SIPre×100%；③曲線斜率值（R）=（SImax－SIPre）/Tmax。其中SImax為強(qiáng)化峰值的信號(hào)強(qiáng)度，SIPre為注藥10 s開始掃描時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件、MedCalc處理。PCa組和BPH組的DTI參數(shù)（ADC值和FA值）和DCE參數(shù)（TTP、SImax、R）進(jìn)行t檢驗(yàn)；DCE掃描TIC曲線類型比較采用多個(gè)獨(dú)立樣本非參數(shù)檢驗(yàn)（K-independent sample），P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)DTI定量參數(shù)、DCE半定量參數(shù)及兩者聯(lián)合采用受試者工作特性（ROC）曲線比較分析。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者DTI與DCE參數(shù)比較 PCa組ADC值低于BPH組，F(xiàn)A值高于BPH組，組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；組間TTP及R值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），SImax組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組患者的DTI及DCE參數(shù)比較（x±s）

2.2 兩組患者TIC曲線類型比較 DCE掃描PCa中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)大多表現(xiàn)為早期明顯不均勻強(qiáng)化，而后強(qiáng)化程度顯著減低，少數(shù)呈持續(xù)性強(qiáng)化；BPH組中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)也多呈早期明顯不均勻強(qiáng)化，而延遲后持續(xù)強(qiáng)化，僅5例延遲后強(qiáng)化程度減低。兩組患者曲線類型差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者動(dòng)態(tài)增強(qiáng)TIC曲線類型比較（例）

2.3 DTI、DCE及兩者聯(lián)合診斷價(jià)值比較 DTI聯(lián)合DCE診斷組與DTI組的AUC值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=1.794，P＜0.05）；DTI聯(lián)合DCE診斷組與DCE組的AUC值比較，差異亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=2.367，P＜0.05）；DTI組與DCE組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=0.213，P＞0.05）。DTI聯(lián)合DCE診斷組診斷效果最佳（AUC=0.94），其次DTI、DCE診斷組對(duì)前列腺中央?yún)^(qū)良惡性結(jié)節(jié)鑒別效能均較低。見表3及圖1。

表3 DTI、DCE及兩者聯(lián)合診斷AUC比較

圖1 DTI、DCE及兩者聯(lián)合診斷的ROC曲線

2.4 各組患者影像及病理學(xué)特征 PCa患者前列腺組織中央?yún)^(qū)病灶在T2WI上大多呈等、低信號(hào)影，ADC圖結(jié)節(jié)大多呈低信號(hào)，ADC值低；BPH患者前列腺組織中央?yún)^(qū)增生結(jié)節(jié)在T2WI上大多呈高信號(hào)、部分呈等或低信號(hào)，ADC圖大多呈高信號(hào)，ADC值較高。中央?yún)^(qū)PCa和BPH患者的典型T2WI、ADC圖、FA偽彩圖、TIC曲線及相應(yīng)病理圖，見圖2、3。

圖2 男，62歲，中央?yún)^(qū)PCa。T2WI圖見右側(cè)中央?yún)^(qū)均勻低信號(hào)結(jié)節(jié)灶（A）；ADC圖見該結(jié)節(jié)呈低信號(hào)（B）；FA偽彩圖，復(fù)制ROI測(cè)量結(jié)節(jié)的FA值（C）；DCE掃描TIC曲線，該結(jié)節(jié)呈速升下降型（D）；前列腺穿刺活檢病理染色圖：證實(shí)為PCa，Gleason評(píng)分為3+4=7分（HE，×100，E）

3 討論

前列腺增生多發(fā)生于中央腺體區(qū)。增生結(jié)節(jié)由于成分不同，在T2WI圖像上表現(xiàn)為高或低信號(hào)。PCa約30%發(fā)生于中央腺體，T2WI上大多呈低信號(hào)，其與中央?yún)^(qū)前列腺增生結(jié)節(jié)在MR常規(guī)T2WI序列上均難以鑒別[8]。DTI是在DWI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，除可通過ADC值測(cè)定組織內(nèi)部水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度外，還可利用參數(shù)FA值顯示水分子運(yùn)動(dòng)的各向異性，更好地推測(cè)組織內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)的細(xì)微變化。

圖3 男，68歲，中央?yún)^(qū)前列腺增生。T2WI圖見右側(cè)中央?yún)^(qū)以高信號(hào)為主的混雜信號(hào)結(jié)節(jié)灶（A）；ADC圖見該結(jié)節(jié)呈高信號(hào)（B）；FA偽彩圖，復(fù)制ROI測(cè)量結(jié)節(jié)的FA值（C）；DCE掃描TIC曲線，該結(jié)節(jié)呈平臺(tái)型（D）；病理證實(shí)為良性前列腺增生（HE，×100，E）

3.1 DTI定量參數(shù)分析 本研究通過DTI技術(shù)測(cè)得PCa組ADC值低于BPH組。ADC值反映水分子的擴(kuò)散程度。腫瘤細(xì)胞惡性增殖，致細(xì)胞外間隙受壓、變小，并使得腫瘤細(xì)胞核漿比升高。以上因素限制水分子的擴(kuò)散，表現(xiàn)為相應(yīng)的低ADC值。前列腺增生結(jié)節(jié)的ADC值較高，其原因?yàn)槲⒂^結(jié)構(gòu)大多以腺體增生為主，腺上皮分泌腺液增多致細(xì)胞間質(zhì)排列疏松，水分子擴(kuò)散增強(qiáng)，相應(yīng)ADC值較高；小部分BPH以基質(zhì)增生為主，水分子自由運(yùn)動(dòng)受限，但較腫瘤組織受限程度差別較大[9]。

FA值是在相較于DWI技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)各項(xiàng)異性程度的定量參數(shù)，取值范圍0～1。FA值越接近1，表明水分子擴(kuò)散異性越大。當(dāng)FA值＞0.4時(shí)，通常認(rèn)為組織結(jié)構(gòu)無方向性[10]。FA受腫瘤組織內(nèi)細(xì)胞排列的影響，癌區(qū)大量惡性增殖的腫瘤細(xì)胞取代了具有正常分泌腺液功能的腺上皮，細(xì)胞間質(zhì)排列、形態(tài)失去正常規(guī)則，表現(xiàn)為較高的各向異性。本研究中PCa組的FA值顯著高于BPH組，與以往研究結(jié)論一致[11]。但目前關(guān)于FA值的研究尚未達(dá)成一致結(jié)論。與正常組織相比，癌區(qū)FA值相對(duì)高[4,6,12-13]；而Manenti等[14]的觀點(diǎn)與之相反。此外，有研究認(rèn)為兩者之間FA值無差異[15]。目前，F(xiàn)A值的不定性仍然成為爭(zhēng)論點(diǎn)，其可能的原因?yàn)镻Ca惡性程度的差異、前列腺局部組織微觀結(jié)構(gòu)差別、DTI參數(shù)多樣化造成不同信噪比對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，以上均有待于進(jìn)一步研究。

3.2 DCE半定量參數(shù)及TIC曲線分析 DCE 技術(shù)直接映射組織血流灌注情況。由于腫瘤組織具有豐富的新生血管及高血管滲透性等特點(diǎn)，對(duì)比劑能快速并大量進(jìn)入腫瘤組織，在TIC曲線上呈現(xiàn)“快進(jìn)快出”特性[16]。本研究PCa組中有17例呈典型速升下降；但有4例呈早期強(qiáng)化后信號(hào)減低不明顯，與BPH的TIC曲線類型有重疊，其可能的原因之一為BPH合并PCa，中央腺體明顯增生，掩蓋了癌灶呈現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)化特點(diǎn)。BPH組有31例呈典型的早期強(qiáng)化后呈平臺(tái)期或緩慢強(qiáng)化，5例呈強(qiáng)化后迅速下降，與PCa的TIC表現(xiàn)重疊，兩者較難鑒別。為此，本研究采用反映對(duì)比劑進(jìn)出病灶速度的半定量參數(shù)TTP和R，兩者區(qū)分中央?yún)^(qū)PCa及BPH結(jié)節(jié)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由于發(fā)生在PCa與BPH的血供均較正常組織豐富，相應(yīng)病灶供血區(qū)血流量的SImax值在PCa與BPH之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，故鑒別診斷意義有限。

3.3 DTI、DCE及兩者聯(lián)合的診斷價(jià)值 通過ROC曲線比較DTI、DCE及兩者聯(lián)合對(duì)PCa組與BPH組的診斷效能，AUC是衡量某一診斷方法準(zhǔn)確性的指標(biāo)[17]。本研究中3組技術(shù)的AUC均＞0.8，其中DTI聯(lián)合DCE技術(shù)診斷價(jià)值最高，DTI、DCE技術(shù)對(duì)前列腺中央?yún)^(qū)良惡性結(jié)節(jié)的診斷準(zhǔn)確性較低。

3.4 本研究的優(yōu)勢(shì)及局限性 本試驗(yàn)研究對(duì)象設(shè)定為前列腺中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)，降低了中央?yún)^(qū)與外周帶微觀組織結(jié)構(gòu)不同對(duì)測(cè)量參數(shù)所造成的誤差，提高了結(jié)果的準(zhǔn)確度；DCE掃描序列采用LAVA技術(shù)進(jìn)行0間斷連續(xù)掃描，掃描時(shí)相為20～25組，較以往8期相掃描序列相比，能夠嚴(yán)密觀察病灶強(qiáng)化趨勢(shì)。但本研究樣本量有限，且未對(duì)不同級(jí)別PCa進(jìn)行分組；未對(duì)位于移行帶的PCa癌灶進(jìn)行比較；DTI的參數(shù)單一，有待于采用多b值技術(shù)等進(jìn)一步研究。

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（本文編輯 聞 浩）

Diagnosis of Dynamic Contrast-enhanced Magnetic Resonance Imaging and Diffusion Tensor Imaging in Benign and Malignant Nodules of Central Prostate Gland

Purpose To study the diagnostic value of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI), diffusion tensor imaging (DTI) and the combination of these two techniques in benign and malignant nodules of central prostate gland. Materials and Methods Forty-nine patients with nodular abnormal signal in central prostate gland who had accepted prostate MRI scan in Shihezi University Medical College First Affiliated Hospital from September 2015 to December 2016 were retrospectively analyzed, and all the subjects had accepted MRI T2WI, DTI and DCE scan. The pathological results confirmed that there were 21 prostate cancer (PCa) and 36 benign prostatic hyperplasia (BPH) among 57 central gland nodule samples. The fractional anisotropy value, apparent diffusion coefficient value, time to peak, SImax, the curve slope and timesignal intensity curve of nodules were respectively detected, the differences of the parameters between PCa group and BPH group were compared, and receiver operating characteristic (ROC) curve analysis was carried out. Results The difference of fractional anisotropy value, apparent diffusion coefficient value, time to peak and R between PCa group and BPH group was statistically significant (P＜0.05), and there was no significant difference in SImax (P＞0.05); the time-signal intensity curve type of PCa group was mainly in the form of fast-increasing and then decreasing, while the curve type of BPH group was mainly in the form of platform. The area under the ROC curve of DCE, DTI and the combination of DEC and DTI were 0.87 (95% CI: 0.751-0.942), 0.85 (95% CI: 0.734-0.933) and 0.94 (95% CI: 0.837-0.983), respectively. Conclusion In the cases of diagnosing benign and malignant nodules of central prostate gland, the accuracy of DTI and DCE was lower than that of the combination of these two techniques, and the diagnostic effect of DTI combined with DCE was better.

Prostatic neoplasms; Magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging; Image enhancement; Pathology, surgical; Diagnosis, differential

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.07.020

1. 石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院MR室新疆石河子 832000

2. 西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科 四川瀘州646000

張 林

Department of MR Room, the First Affiliated Hospital of the Medical College, Shihezi University, Shihezi 832000, China

2016-12-19

修回日期：2017-01-22

R737.25；R445.2